实验2 分光光度法测溴酚蓝的电离平衡常数

分光光度法测溴酚蓝的电离平衡常数

摘要：溴酚蓝（BPB）是一种酸碱指示剂，本身带有颜色且在有机溶剂里电离度很小，所以一般的化学分析法或其他物理化学方法很难测定其电离平衡常数。然而用分光光度法可以在蒸馏水的参照下测出BPB的最大吸收波长，继而测出在最大吸收波长下对不同浓度的BPB 溶液的吸收，从而求算出溴酚蓝的电离平衡常数。

关键词：溴酚蓝；电离平衡常数；分光光度计

Measurement of the Ionization Equilibrium Constant of

Bromophenol Blue by Spectrophotometric Method Abstract:BPB can indicate whether a material is an acid or alkali. Since it has a bright color

itself and a low ionization inorganic solvent, general chemical analysis, as well as some other physical methods come across a lot of difficulties in the determination of the ionization constant. However, with a spectrophotometer and an ionic analyzer, we can determinate the furthest absorbing wavelength of BPB with the help of blank corrective liquor of distilled water. Then a series of different copies of liquor of BPB with different acidity should be prepared and their absorbency should be measured by the spectrophotometer. At last, we can compute the ionization constant of BPB through those data.

Keywords:Bromphenelblue; ionization equilibrium constant; spectrophotometer

1.前言

具有极性共价键的弱电解质溶于水时，其分子可以微弱电离出离子；同时，溶液中

的相应离子也可以结合成分子，当两者的反应速率相等时，溶液便达到了电离平衡。此时，溶液中电解质分子的浓度与离子的浓度分别处于相对稳定状态，达到动态平衡。

弱电解质在一定条件下电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子活度其在化

学方程式中的计量为幂的乘积，跟溶液中未电离分子的活度以其在化学方程式中的计量

为幂的乘积的比值一个常数，叫做该弱电解质的电离平衡常数。这个常数叫电离平衡常数，简称电离常数。

测量弱电解质电离平衡常数的方法有很多，例如：滴定法、电化学法、物理方法等。本实验中我们使用紫外—可见分光光度法，它属于物理方法的一种，即通过测定不同pH下溴酚蓝溶液在最大吸收波长处的吸光度，利用吸光度与离子浓度的关系计算出溴酚蓝的电离平衡常数

2.实验部分

2.1.实验目的

1.掌握一种测定酸碱指示剂电离平衡常数的方法。

2.熟悉并掌握722型分光光度计的性能和使用方法。并利用分光光度计测量溴酚蓝

(Bromphenalblue)的最大吸收波长，了解溶液浓度对λmax的影响。

3.了解酸度对B.P.B的影响，学会用缓冲溶液调节溶液酸度的方法。

2.2.实验原理

根据贝尔—郎比定律，溶液对于单色光的吸收，遵守下列关系式：

D

I

I

K l C

==⋅⋅

lg0(6－1)

式中，D－消光（或光密度）； I/I0－透光率；

K －摩尔消光系数，它是溶液的特性常数； l －被测溶液的厚度（即吸收槽的长度）； C －溶液浓度。

以消光（D ）对波长（λ）作图，就可以得到该物质的分光光度曲线，或吸收光谱曲线，如图6－1所示。由图可以看出，对应于某一波长有着一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有着最佳的灵敏度。

本实验用分光光度法测定弱电解质溴酚蓝的电离平衡常数。溴酚蓝是一种酸碱指示剂，本

身带有颜色且在有机溶剂中电离度很小，所以用一般的化学分析法或其他物理化学方法很难测定其电离平衡常数。而分光光度法可以利用不同波长对其组分的不同吸收来确定体系中组分的含量，从而求算溴酚蓝的电离平衡常数。

溴酚蓝在有机溶剂中存在着以下的电离平衡： HA ⇋ H ++A －

其平衡常数为：K a

K a =+-[H A HA ][]

[]

(6－2)

溶液的颜色是由显色物质HA 与A －

引起的，其变色范围PH 在3.1～4.6之间，当PH ≤3.1时，溶液的颜色主要由HA 引起的，呈黄色；在PH ≥4.6时，溶液的颜色主要由A －

引起，呈蓝色。实验证明，对蓝色产生最大吸收的单色光的波长对黄色不产生吸收，在其最大吸收波长时黄色消光为0或很小。

用对A －

产生最大吸收波长的单色光测定电离后的混合溶液的消光，可求出A －的浓度。令 A －

在显色物质中所占的分数为X ，则HA 所占的摩尔分数为1－X ，所以

K X

X

a =

--1[]A (6－3) 或者写成：lg

lg X

X K a 1-=+PH (6－4) 根据上式可知，只要测定溶液的PH 值及溶液中的[HA]和[A －

]，就可以计算出电离平衡常数K a 。

在极酸条件下，HA 未电离，此时体系的颜色完全由HA 引起，溶液呈黄色。设此时体系的消光度为D 1；在极碱条件下，HA 完全电离，此时体系的颜色完全由A －

引起，此时的消光度为D 2，D 为两种极端条件之间的诸溶液的消光度，它随着溶液的PH 而变化，

图6-1 分光光度曲线